鞍鋼高爐低MgO爐渣生產(chǎn)操作實踐

曾宇，張賢平，趙長城，李曉春，高德庫

（鞍鋼股份有限公司煉鐵總廠，遼寧 鞍山 114021）

傳統(tǒng)觀點認為高爐爐渣中MgO含量在8%～12%時高爐具有良好的工藝性能，因此國內(nèi)高爐普遍將MgO含量控制在8%以上。2015年9月，鞍鋼股份有限公司煉鐵總廠（以下簡稱煉鐵廠）為降低生產(chǎn)成本，對燒結(jié)礦的配料結(jié)構進行了調(diào)整。在燒結(jié)配料過程中停配鎂石，以降低燒結(jié)配料成本。停配鎂石后，MgO僅由原料中的生石灰和混料提供，燒結(jié)礦中的MgO含量由2.0%下降到1.2%，MgO含量降低不會導致燒結(jié)礦質(zhì)量的變化，但會造成爐渣中MgO含量的降低，引起爐渣粘度增加，進而增加高爐操作的難度。為了適應高爐低MgO爐渣的生產(chǎn)操作，煉鐵廠采取了一系列相關措施，保證了高爐安全生產(chǎn)，并取得了較好的經(jīng)濟技術指標。

1 低MgO爐渣生產(chǎn)的可行性

為了確定在鞍鋼現(xiàn)有原料條件下，高爐進一步降低爐渣中MgO含量的可行性，對影響爐渣粘度的因素和規(guī)律進行了分析研究。基于煉鐵廠7座高爐的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，鐵水溫度普遍在1 480～1 520℃區(qū)間，爐渣粘度儀溫度控制在1 500℃和1 550℃兩個溫度點。配渣時，用現(xiàn)場高爐渣作為母渣，成分調(diào)劑依據(jù)現(xiàn)場高爐爐渣的化學成分，采用添加化學純試劑的方式進行。

1.1 爐渣MgO含量變化

研究MgO含量變化對爐渣粘度的影響時，爐渣中Al2O3含量設定為11%，爐渣堿度1.245。不同溫度下爐渣粘度隨MgO含量的變化情況如圖1所示。由圖1可以看出，在設定條件下，渣中MgO含量在不同區(qū)間，對爐渣粘度的影響程度不同。當爐渣中MgO含量大于3%時，在1 500℃、1 550℃兩個爐渣溫度下，爐渣粘度均小于0.4 Pa·s，能夠滿足高爐冶煉要求。

1.2 爐渣Al2O3含量變化

研究Al2O3含量變化對高爐爐渣粘度的影響時，爐渣中MgO含量設定為4%，爐渣堿度1.245。由于爐渣粘度隨溫度上升呈現(xiàn)下降趨勢，選取較低的溫度點1 500℃作為試驗溫度。爐渣粘度隨Al2O3含量變化情況如圖2所示。由圖2可以看出，在設定條件下，隨著Al2O3含量的升高，爐渣粘度逐漸增大。當Al2O3含量 達到16%時，爐渣粘度為0.416 Pa·s。行業(yè)內(nèi)認為大高爐冶煉過程中，爐渣溫度在1 500℃時，爐渣粘度在0.4 Pa·s以下，即可以滿足高爐的正常 生產(chǎn)。因此設定條件下，Al2O3含量宜控制在16%以下。

圖1 不同溫度下爐渣粘度隨MgO含量變化情況

圖2 爐渣粘度隨Al2O3含量變化情況

1.3 爐渣堿度變化

研究爐渣堿度對爐渣粘度的影響時，爐渣中MgO含量設定為4%，爐渣中Al2O3含量設定為11%。不同溫度下爐渣堿度對爐渣粘度的影響情況如圖3所示。由圖3可以看出，在設定條件下，爐渣溫度在1 500℃和1 550℃兩個溫度點，隨堿度增大，爐渣粘度變化不大，且均低于0.4 Pa·s，可以滿足高爐正常生產(chǎn)。

因此，在常規(guī)冶煉條件下，爐渣中MgO含量不低于4%、Al2O3含量不高于16%的爐渣均可以滿足高爐生產(chǎn)的需要。

圖3 不同溫度下爐渣堿度對爐渣粘度的影響

2 低MgO爐渣冶煉的前提條件

2.1 合理的爐料結(jié)構

合理的爐料結(jié)構是高爐安全長壽、穩(wěn)定順行、指標優(yōu)化的基礎，鞍鋼生產(chǎn)實踐表明70%的高堿度燒結(jié)礦配加30%的酸性球團礦，焦丁比達到60 kg/t左右時是高爐冶煉較為理想的爐料結(jié)構模式。不僅可以有效改善料柱的透氣性，而且還可以提高爐況運行的穩(wěn)定性。考慮成本因素，需要配加部分生礦時，生礦入爐比例不宜大于10%，因為生礦熱穩(wěn)定性不好，生礦入爐比例過高會導致爐況的波動。生礦入爐前必須要進行嚴格的篩分，減少入爐生礦的粉末量。

2.2 改善焦炭質(zhì)量

焦炭作為料柱骨架的作用在現(xiàn)代大高爐冶煉過程中顯得尤為重要，對焦炭強度、反應性、反應后強度等指標的要求也更高。鞍鋼五煉焦焦爐2014年11月完成改造，2015年11月實現(xiàn)全干熄焦生產(chǎn)。全廠使用焦炭干熄率由65%逐步提高到96%，焦炭強度指標M40由85.5%提升到87%以上，焦炭的反應性和反應后強度穩(wěn)步提升。

2.3 提升燒結(jié)礦質(zhì)量

（1）煉鐵廠燒結(jié)原采用球盤工藝造球，由于球盤工藝落后，球盤造球混合料粒度不均，大粒級較多，使混合料粒度過大，垂直燃燒速度過快，燒結(jié)礦強度降低；而且球盤造球是在開放的空間，混合料熱量損失很大。為了提升燒結(jié)礦質(zhì)量，煉鐵廠改為使用圓筒混合機造球，消除以上弊端。

（2）煉鐵廠精礦槽空間小，鐵料料種多，僅在三燒作業(yè)區(qū)，使用鐵料品種最多時可達7種，日消耗鐵料1萬 t，而精礦槽總槽存為2.4萬 t，每種料的平均最大槽存不過4 000 t。受到受料槽翻車能力限制，以及一些突發(fā)情況影響，任何一種鐵料到達情況不好都會影響燒結(jié)礦質(zhì)量，造成質(zhì)量大幅度波動。混勻料場投入使用后，解決了上述問題。

（3）煉鐵廠高爐來料成分波動大。三燒作業(yè)區(qū)燒結(jié)原料為11種，每種原料的成分波動都會帶來質(zhì)量的波動；同時，物料的化驗存在滯后性，往往是化驗結(jié)果顯示原料成分發(fā)生變化時，此種原料已經(jīng)使用并變成燒結(jié)礦了。混勻料場投入使用后，很好地解決了這個問題。

3 低MgO爐渣冶煉采取的措施

高爐在使用低MgO爐料后，爐渣中MgO含量下降，依據(jù)對高爐低MgO爐渣生產(chǎn)可行性的分析研究，爐渣中MgO含量降低后，爐渣的黏度升高，流動性下降。渣中MgO含量低于4%時，鐵水物理熱水平對爐渣的流動性影響很大。煉鐵廠在使用低MgO結(jié)構的爐料時，對高爐的送風制度、熱制度和操作制度進行了調(diào)整。

3.1 送風制度調(diào)整

在送風制度方面，對高爐風口面積進行了調(diào)整，縮小送風風口的面積，提高鼓風動能；將邊中平衡型的煤氣流分布，調(diào)整為以中心煤氣流為主，邊緣煤氣流為輔，中心暢通、邊緣穩(wěn)定型的煤氣流分布，提高爐況運行穩(wěn)定性的同時，提高了爐缸的活躍度。

3.2 熱制度調(diào)整

在熱控制方面，規(guī)定生鐵含 [Si]量穩(wěn)定在0.40%～0.60%，鐵水溫度≥1 500℃，杜絕過高或過低的爐溫導致渣鐵流動性下降，一旦發(fā)生爐溫異常現(xiàn)象，則需要采用過量調(diào)劑的手段，將爐溫調(diào)整至正常的區(qū)間，防止長時間的爐溫異常引起渣鐵的流動性變化，影響爐況的順行狀態(tài)。

3.3 操作制度

3.3.1 高爐上料缺欠處理

由于高爐上料系統(tǒng)存在缺欠，焦篩振幅不夠，入爐焦炭粉末較多，嚴重影響高爐的透氣性；同時，給料機的迎料擋板長期使用，磨損嚴重且更換時間較長，導致給料機跑料或料流不均，致使高爐矩陣布料達不到要求，造成高爐順行較差。通過加強對焦篩的巡檢，及時發(fā)現(xiàn)焦篩存在的問題并解決，同時對振動篩的振幅進行測試，對焦篩振幅不夠現(xiàn)象進行改造，使篩分效果滿足高爐工藝需要。增加給料機迎料擋板厚度并改用耐磨材質(zhì)，改變更換給料機迎料擋板的更換方式，使上料系統(tǒng)能夠滿足高爐矩陣布料的要求。

3.3.2 爐況調(diào)劑

調(diào)劑爐況時要樹立操作過程中的紅線意識，嚴禁低爐溫操作、嚴禁頂風壓操作。及時掌握原燃料成分變化，并根據(jù)原燃料變化、參數(shù)走勢做好“攻守退”的預案執(zhí)行。高爐特殊情況下如休風，要根據(jù)休風時間的長短適當下調(diào)入爐堿度。對爐況調(diào)劑要做到堅持料線不正常不宜調(diào)整裝料制度、料速不正常不宜調(diào)整焦炭負荷、爐溫不正常不宜調(diào)整爐渣堿度、爐況不正常不宜調(diào)整爐頂壓力的“四不宜”操作方針。

4 實踐效果

高爐通過對爐料結(jié)構、原燃料質(zhì)量、高爐操作制度等方面的調(diào)整與實施，在燒結(jié)停配鎂石，高爐低MgO爐渣生產(chǎn)操作實踐中，保持了高爐穩(wěn)定順行的生產(chǎn)狀態(tài)，且消耗指標穩(wěn)步下降。2015年9～12月高爐低MgO爐渣生產(chǎn)生產(chǎn)技術指標見表1。

5 結(jié)論

（1）渣中MgO含量不低于4%，Al2O3含量不高于16%的爐渣均可以滿足高爐生產(chǎn)的需要。

（2）加強原燃料質(zhì)量管理，減少入爐粉末，為高爐穩(wěn)定順行提供基礎。

（3）采用低MgO爐渣生產(chǎn)，必須在高爐穩(wěn)定順行的基礎上開展，若長時間順行狀態(tài)不理想，則堿度需維持下限水平。

（4）低MgO爐渣冶煉需要高爐保持足夠的風速，保證爐缸的活躍度。

（5）低MgO爐渣冶煉需要保持爐缸充足的熱量儲備，樹立物理熱紅線管理思維，鐵水溫度不低于1 500℃。